Sprężyny śrubowe

Sprężyny śrubowe

Sprężyny śrubowe pewnie wiele osób już widziało. Mamy je samochodach osobowych, długopisach automatycznych i w łóżkach, które już zostają wypierane przez materace.

Nasza sprężyna wykonana jest z drutu lub pręta okrągłego, kwadratowego, prostokątnego lub o innym kształcie przekroju poprzecznego stworzonego na potrzeby danej konstrukcji.  Na sprężyny stosuje się materiały o bardzo dużej wytrzymałości . Są to stale o dużej zawartości węgla – stale są poddane hartowaniu a następnie niskiemu odpuszczaniu.

Dla przekrojów d ≤ 10 mm jest to zazwyczaj stal węglowa wyższej jakości o zawartości 0,6 ÷ 0,9% C lub drut sprężynowy o ok. 1,0% C. Dla d > 7 mm natomiast, stale stopowe obrabiane cieplnie po ukształtowaniu sprężyny.

Najczęściej spotykane są sprężyny śrubowe walcowe prawoskrętne o stałym skoku. Ich kształt dobrze dopasowuje się do potrzeb konstrukcji.

Jeśli chcemy dobrać daną sprężyny musimy używać odpowiednich parametrów podstawowych. Oto podstawowe parametry geometryczne:

• Średnica drutu d
• Średnica podziałowa sprężyny nieobciążonej D
• Średnica zewnętrzna sprężyny Dz=D+d
• Średnica wewnętrzna sprężyny Dw=D-d
• Współczynnik kształtu sprężyny  =D/d
• Prześwit miedzy dwoma czynnymi zwojami sprężyny a
• Skok zwojów sprężyny s=a+d
• Długość czynnej części sprężyny l
• Liczba zwojów czynnych z=l/s
• Oprócz parametrów geometrycznych wyróżniamy również:
• Sztywność sprężyny C
• Strzałka ugięcia sprężyny pod określonym obciążeniem f
• Ugięcie jednego czynnego zwoju pod określonym obciążeniem f1=f/z

Ze względu na zastosowanie robocze sprężyny  śrubowe dzielimy na

• Naciskowe
• Naciągowe

Sprężyny naciskowe – najbardziej efektywnie a co za tym idzie prawidłowo sprężyny działają gdy siła nacisku działa wzdłuż jej osi. Aby tak się stało i siła działała prostopadle do sprężyny, ostatni zwój musi być odpowiednio wyprofilowany, zeszlifowany, ucięty.

Często bawimy się sprężynką od długopisu. Trzymamy ją miedzy dwoma palcami i ściskami. Ze względu na to, że sprężynka posiada znaczną długość przy niewielkiej średnicy może wystąpić wyboczenie, czyli skrzywienie w wyniku działania obciążenia. W przemyśle nie może dojść do takiej sytuacji, dlatego należy sprężyny dokładnie zabezpieczać.  Na zabezpieczenia stosuje się elementy środkujące, trzpienie, na których prowadzona jest sprężyna albo po prostu montuje się sprężynę w otworzę o średnicy nieco większej niż sama sprężyna.

W wielu maszynach możemy zaobserwować, że sprężyny są montowane w układzie szeregowym lub też równoległym.

W układzie szeregowym, czyli np. mamy podstawę – sprężynę – podstawę – sprężynę – podstawę (ułożone pionowo lub też poziomo). Każda sprężyna w tym układzie przenosi całkowitą siłę nacisku.

W układzie równoległym, czyli np. mamy płytę drewnianą i w każdym z jej narożników osadzoną sprężynę śrubową. Sprężyny używane w tych układach muszą mieć tą samą sztywność i te same parametry. W odróżnieniu od układu szeregowego, w układzie równoległym każda sprężyna przenosi pewną cześć całkowitej siły nacisku. Następuje rozkład siły na poszczególne sprężyny.

Sprężyny naciągowe- tak jak w sprężynach naciskowych ostatni zwój musi być odpowiednio wyprofilowany. Z tym, że sprężyny te muszą mieć na końcu specjalny haczyk, wieszak gdzie mogły by zostać zaczepione. Jak sama nazwa wskazuje praca tych sprężyn polega na rozciąganiu. Są one wykonane tak, żeby miały jak najmniejszą długość – zwoje są tak nawinięte, aby się ze sobą stykały, przylegały do siebie. Takie sprężyny stosuje się do przenoszenia niewielkich obciążeń np. w przyrządach pomiarowych.